专利名称：可燃气体泄漏探测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可燃气体泄漏探测器。
背景技术：
目前，可燃气体泄漏探测器所采用的电路结构普遍为运算放大器、电压比较器、555时基电路以及其它的数字电路既作为信号采集单元的主要元器件，又同时兼用作控制单日元的主要元器件，探测器只能对可燃气体的泄漏状态进行一次性检测和简单的逻辑判断。其存在的不足之处是一、对所采集的信号不能进行智能分析；二、有些探测器虽然具有二级检测燃气泄漏功能，但不能持续监测和分析可燃气体泄漏过程，分别输出不同的报警信号；三、探测器所允许采集的燃气气样单一；四、不具有监测传感器失效的功能；五、不具有可扩展的联网异地报警功能；六、对采集到的信号不能进行筛选，抗干扰能力不强，误报率高。
发明内容
通过对现有技术的改进，本实用新型提供一种可进行智能分析、具有多重检测、报警信号多样、误报警率低的可燃气体泄漏探测器。
具体的技术解决方案是这样的可燃气体泄漏探测器，其电路结构包括电源电路和信号采集电路，其特征在于A、所述信号采集电路包括对可燃气体泄漏浓度进行分级检测的信号采集放大器电路、传感器开路信号采集单元电路和对传感器本身是否短路失效检测的信号采集单元电路；B、信号采集电路的输出端连接着由单片机组成的信号分折、控制电路的输入端；C、单片机的输出端连接着二个以上的报警信号输出电路。
所述对可燃气体泄漏浓度进行分级检测的信号采集放大器电路由运算放大器U1A和电阻R5、R6、R7、电容C3组成的放大器电路，放大器U1A的正向输入端两端连接着R5、C3，其反向输入端连接着R6、R7，其输出端连接着单片机输入端口；所述传感器开路信号采集单元分别由运算放大器U1C和电阻R2、R11、R12、R13和传感器内阻组成，R12、R13的一端与U1C的正向输入端连接，R12另一端接电源，R13另一端接地；R11、和传感器内阻的一端与U1C的反向输入端连接，R11另一端接地，传感器内阻的另一端与R2连接，R2另一端与电源单元输出端连接，U1C的输出端接单片机输入端；所述对传感器本身是否短路失效检测的信号采集单元分别由运算放大器U1D和电阻R15、R16、R17、R18和保险丝FUSE1组成，R17、R18的一端与U1D的正向输入端连接，R17的另一端接电源，R18的另一端接地；R15、R16的一端与U1D的反向输入端连接，R15的另一端与电源单元输出端连接，R16的另一端接地；U1D的输出端接单片机输入端。
所述报警信号输出单元分别为一个以上的发光管输出和蜂鸣器输出、继电器开关输出、三极管集电极开路输出。
本实用新型具有下列几方面的优点一、采用了以单片机为中心的电路结构，融合了传统电路和单片机应用技术的各自优点，针对探测器所检测到的不同浓度的泄漏事件或泄漏假象，选择相对应的报警信号或提示信号输出，并事先对这些报警信号或提示信号预定了报警级别和报警种类；能联动受继电器开关控制的排风扇或脱排油烟机及时稀释、乃至排除可燃气体，减轻使用环境的可燃气体泄漏污染，降低发生可燃气体泄漏爆炸事件的可能性。
二、通过对信号采集单元电路的改进，增加了电压比较器，对可燃气体的泄漏过程进行分时段的多次检测；对泄漏事件发生过程中可燃气体泄漏浓度进行分级检测；还可以检测传感器本身有否失效。
三、通过增加采集单元和传感器个数或选配可监测两个气样的传感器，能够使得一个探测器之内可以检测到两种或两种以上不同的可燃气体。根据需要配用不同规格传感器，能够对城市人工管道煤气、石油液化气和天燃气等可燃气体的泄漏进行监测、提示和报警。
四、通过单片机对检测和分析两个环节的智能管理，过滤错误信号和干扰信号，能够降低可燃气体泄漏假象，或轻度泄漏事件所导致的误报警。
图1为本实用新型电源和信号采集单元电路电原理图，图2为本实用新型单片机和报警电路电原理图，图3为单片机程序框图。
具体实施方式
由图1、图2可见，可燃气体泄漏探测器的电路结构主要4个单元电路，即电源电路、信号采集电路、由单片机组成的信号分析控制电路和报警信号输出电路。
A、所述信号采集电路包括对可燃气体泄漏浓度进行分级检测的信号采集放大器电路、对传感器本身是否短路失效检测的信号采集单元电路和传感器开路信号采集单元电路；B、信号采集电路的输出端连接着由单片机组成的信号分折、控制电路的输入端；C、单片机的输出端连接着报警信号输出电路。所述报警信号输出单元分别为三个发光管LED2、LED3和LED4组成的发光管输出和蜂鸣器HTD1输出、继电器开关RLY1输出、三极管T1集电极开路输出。
对可燃气体泄漏浓度进行分级检测的信号采集放大器电路由运算放大器U1A和电阻R5、R6、R7、电容C3组成的放大器电路，放大器U1A的正向输入端两端连接着R5、C3，其反向输入端连接着R6、R7，其输出端连接着单片机输入端口；传感器开路信号采集单元分别由运算放大器U1C和电阻R2、R11、R12、R13和传感器内阻组成，R12、R13的一端与U1C的正向输入端连接，R12另一端接电源，R13另一端接地；R11、和传感器内阻的一端与U1C的反向输入端连接，R11另一端接地，传感器内阻的另一端与R2连接，R2另一端与电源单元输出端连接，U1C的输出端接单片机输入端；对传感器本身是否短路失效检测的信号采集单元分别由运算放大器U1D和电阻R15、R16、R17、R18和保险丝FUSE1组成，R17、R18的一端与U1D的正向输入端连接，R17的另一端接电源，R18的另一端接地；R15、R16的一端与U1D的反向输入端连接，R15的另一端与电源单元输出端连接，R16的另一端接地；U1D的输出端接单片机输入端。
该装置工作时，来自传感器的检测信号经电阻R5和C3输入运算放大器U1A的正向输入端(引脚3)，为电平信号，可在一定区域随燃气泄漏浓度逐渐上升而升高，经运算放大器U1A放大后，由电阻R8限流输入单片机U2的一个输入端口P1，由单片机鉴别该传感器所采集的燃气泄漏浓度的高低，并由单片机比较所设定的可燃气体泄漏的报警限值，适当输出报警信号或提示信号。当传感器失效时，LED2闪烁、三极管T1导通报警。
如果探测器采用两个传感器，则增加一组与上述结构完全相同的电路。
当传感器采样到燃气泄漏信号时，运算放大器U1A输出端输出一个随燃气泄漏浓度的逐渐上升而升高电平，经另一个限流电阻R7送至单片机U2的另外一个输入端口P2，由单片机鉴别该传感器所采集的燃气泄漏浓度的高低，并由单片机比较所设定的可燃气体泄漏的报警限值，可燃气体为重度泄漏时，蜂鸣器HTD1急促鸣响、LED3闪烁、三极管T1导通报警；为轻度泄漏时，蜂鸣器HTD1慢音鸣响、LED4闪烁、继电器RLY1吸合工作，如打开排风扇或脱排油烟机。如果出现泄漏假象的干拢，其作用的时间大都短促，作用的强度都与重度泄漏事件有区别，因此可以通过单片机进行适当的信号过滤，即智能化处理，一律视为发生轻度泄漏事件而进行现场提示。
总之，由传感器电路、运算放大器接成的正向电压放大器电路组成泄漏信号采集单元，依照所设定的不同报警限值(泄漏程度参数)有选择地采集，实时监测泄漏现场可燃气体的泄漏程度、泄漏假象事件。
当传感器短路时，势必造成保险丝FUSE1熔断开路，运算放大器U1D的反向输入端引脚13的电压必等于或接近于零，比较器反转，其输出端经电阻R19给单片机U2的一个输入端口P4以一个高电平，实现检测传感器短路所引起的失效事件。
当未接入传感器或传感器开路失效，会造成电阻R2和R11之间电压上升，即运算放大器U1C的反向输入端引脚9的电压上升，比较器因此反转，其输出端经电阻R14给单片机U2的一个输入端口P3以一个高电平，实现检测传感器开路所引起的失效事件。
由此，传感器电路和运算放大器U1及其外围电路等组成了多重信号采集单元电路。
在信号分析、控制单元电路中，利用单片机的3个至6个I/O口作为采集信号的输入端口；当诸端口检测到任何一种信号时，单片机都会自动激活相应的程序，见图3，对所输入端口接收的电平信号进行智能筛选、分析和智能管理；根据各输入端口所接收的不同电平信号，“筛选”出“有用的”信号，自动转入相对应的报警子程序，通过数个输出端口驱动外围电路，利用另外6个输出端口作为报警信号输出端口，见图2，在外围电路的作用下，作以连接并驱动发光管LWD2、LED3、LED4、蜂鸣器HTD1、继电器RLY1和无线发射模块JK2等。
权利要求1.可燃气体泄漏探测器，其电路结构包括电源电路和信号采集电路，其特征在于A、所述信号采集电路包括对可燃气体泄漏浓度进行分级检测的信号采集放大器电路、传感器开路信号采集单元电路和对传感器本身是否短路失效检测的信号采集单元电路；B、信号采集电路的输出端连接着由单片机组成的信号分折、控制电路的输入端；C、单片机的输出端连接着二个以上的报警信号输出电路。
2.根据权利要求1所述的可燃气体泄漏探测器，其特征在于所述对可燃气体泄漏浓度进行分级检测的信号采集放大器电路由运算放大器U1A和电阻R5、R6、R7、电容C3组成的放大器电路，放大器U1A的正向输入端两端连接着R5、C3，其反向输入端连接着R6、R7，其输出端连接着单片机输入端口；所述传感器开路信号采集单元分别由运算放大器U1C和电阻R2、R11、R12、R13和传感器内阻组成，R12、R13的一端与U1C的正向输入端连接，R12另一端接电源，R13另一端接地；R11、和传感器内阻的一端与U1C的反向输入端连接，R11另一端接地，传感器内阻的另一端与R2连接，R2另一端与电源单元输出端连接，U1C的输出端接单片机输入端；所述对传感器本身是否短路失效检测的信号采集单元分别由运算放大器U1D和电阻R15、R16、R17、R18和保险丝FUSE1组成，R17、R18的一端与U1D的正向输入端连接，R17的另一端接电源，R18的另一端接地；R15、R16的一端与U1D的反向输入端连接，R15的另一端与电源单元输出端连接，R16的另一端接地；U1D的输出端接单片机输入端。
3.根据权利要求1所述的可燃气体泄漏探测器，其特征在于所述报警信号输出单元分别为一个以上的发光管输出和蜂鸣器输出、继电器开关输出、三极管集电极开路输出。
专利摘要本实用新型涉及一种可燃气体泄漏探测器。其特征在于信号采集电路包括对可燃气体泄漏浓度进行分级检测的信号采集放大器电路、传感器开路信号采集单元电路和对传感器本身是否短路失效检测的信号采集单元电路；信号分析、控制电路由单片机组成；还包括二个以上的报警信号输出电路。该装置可对泄漏过程进行分时段的多次、多极检测和报警，还可检测传感器本身有否失效；通过单片机的智能管理，降低了可燃气体泄漏假象，或轻度泄漏导致的误报警。
文档编号G08B21/00GK2526842SQ0221915
公开日2002年12月18日 申请日期2002年3月4日 优先权日2002年3月4日
发明者袁金杨 申请人:袁金杨